JP3653470B2 - Circuit and method for removing surface current of the metal - Google Patents

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Abstract

A two dimensional periodic pattern of capacitive and inductive elements defined in the surface of a metal sheet are provided by a plurality of conductive patches each connected to a conductive back plane sheet between which an insulating dielectric is disposed. The elements acts to suppress surface currents in the surface defined by them. In particular, the array forms a ground plane mesh for use in combination with an antenna. The performance of a ground plane mesh is characterized by a frequency band within which no substantial surface currents are able to propagate along the ground plane mesh. Use of such a ground plane in aircraft or other metallic vehicles thereby prevents radiation from the antenna from propagating along the metallic skin of the aircraft or vehicle. This eliminates surface currents between the antenna and the ground plane thereby reducing power loss and unwanted coupling between neighboring antennae. The surface also reflects electromagnetic waves without the phase shift that occurs on a normal metal surface. This allows antennas to be constructed that were previously impractical.

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
この発明の努力分野は、アンテナ用のグランドプレーンに関し、特にアンテナによりグランドプレーン上に誘導される表面電流を減少させる方法に関する。 Efforts Field of the Invention The present invention relates to a ground plane for the antenna, a method of reducing the surface current that is specifically induced on the ground plane by an antenna.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
グランドプレーンは、殆どの無線周波およびマイクロ波のアンテナの広く行きわたった特徴的部材である。 The ground plane is a widely go over the characteristic members of most radio frequency and microwave antennas. それは、アンテナの下方に横たわる導電性の表面でできており、殆どの放射をアンテナが置かれている半球の中に指向させることによりしばしば有用な作用を果たす。 It is made of a conductive surface that lies below the antenna plays often useful effect by directing most of the radiation within the hemisphere antenna is located. 頻繁に、グランドプレーンは、表面が金属の航空機の場合のように、意図してというよりもむしろ必然的に存在する。 Frequently, the ground plane, as in the case the surface of an aircraft metal, necessarily present rather than intended. 多くのタイプのアンテナにとって、グランドプレーンはアンテナの機能を低下させたりアンテナの設計自体を左右する。 For many types of antenna, the ground plane antenna affects the design itself or reduce the function of the antenna. 最も自明な制約は、導電性表面上の正接電界がゼロでなければならないということであり、そのため電磁波は反射の際に180゜の位相シフトを被るということである。 The most obvious constraints, tangent electric field on the conductive surface it means that must be zero, so the electromagnetic wave is that suffer 180 ° phase shift upon reflection. このことは、しばしばアンテナに約1/4波長の最低高さを課している。 This often imposes a minimum height of about 1/4 wavelength antenna. そのうえ、RF表面電流は、グランドプレーンの金属表面に沿って自由に伝搬することができる。 Moreover, RF surface currents can be freely propagate along the metal surface of the ground plane. これらの表面電流は、エッジその他の不連続箇所からの放射のために電力損失を招き、その航空機上の近隣アンテナ間に干渉をもたらす結果となる。 These surface currents can lead to power loss due to the radiation from the edge other discontinuities, and results in a interference between neighboring antenna on the aircraft. 位相合わせしたアレイでは、表面電流は特に問題となり、アンテナ素子間の結合をもたらし、死角を生じさせる。 The phase combined with the array, the surface current is particularly a problem, it resulted in coupling between the antenna elements, causing blind spots.
【0003】 [0003]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
そこで、RF電流の伝搬を阻止し電磁波を位相シフトゼロで反射するような金属表面を提供する何らかのタイプの方法または設計が必要となってくる。 Therefore, it becomes necessary for some types of methods or design to provide a metal surface such as reflected by phase Shifutozero electromagnetic waves to prevent the propagation of the RF current. また、アンテナと関係するグランドプレーン上の表面電流を抑制して、より効率的なアンテナを提供し、位相合わせしたアレイにおいて素子間の結合を減じ、そして航空機上の近隣アンテナ間の干渉を減じるような何らかのタイプの方法または装置がさらに必要である。 Further, by suppressing the surface current on the ground plane associated with the antenna, to provide a more efficient antenna reduces the coupling between the elements in the phase combined with the array, and to reduce interference between neighboring antenna on the aircraft Do is a further need some type of method or apparatus. さらに、アンテナの後方半球へ電力を放射するエッジ電流のない反射器が必要である。 Furthermore, there is a need no reflector edge current to radiate power to the rear hemisphere of the antenna. また、反射波が位相シフトされず、放射素子がグランドプレーンにより短絡されることなく放射素子をグランドプレーンの表面の非常に近くに置くことができるため、より小型のアンテナを実現できるようなグランドプレーンも必要である。 Further, the reflected wave is not phase-shifted, since the radiating element can put radiating element without being shorted by ground plane very close to the surface of the ground plane, the ground plane that can realize a smaller antenna it is also necessary.
【0004】 [0004]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
この発明は、複数の要素を備えてなるグランドプレーン内に電磁的に誘導される表面電流を減少させるための装置である。 This invention is an apparatus for reducing the surface current is electromagnetically induced in the ground within the plane comprising a plurality of elements. 各要素は、共振回路である。 Each element is a resonant circuit. 要素の各々は、互に相互接続されてアレイを形成している。 Each element forms an array are mutually interconnected. 各共振回路は、一枚の露出表面を有する。 Each resonant circuit includes a single exposed surface. 複数の要素の対応する複数の露出表面がグランドプレーンを画成する。 A corresponding plurality of exposed surfaces of the elements define a ground plane.
【0005】 [0005]
要素の各々は、電気的にLC共振回路として機能する。 Each element, electrically functioning as an LC resonant circuit. 要素の各々は、複数(subplurality)の隣接する要素を有し、その隣接する要素の各々に容量的に結合されている。 Each element has a adjacent elements of multiple (subplurality), it is capacitively coupled to each of its neighboring elements. 複数の要素の各々は、一緒に共通に誘導的に結合されている。 Each of the plurality of elements are inductively coupled in common together.
【0006】 [0006]
図解されている態様では、複数要素のアレイは、一つの表面を形成する対応する複数個の分離した導電パッチを有する。 In the embodiment being illustrated, the array of multiple elements, a conductive patch in which a plurality of separation corresponding to form one surface. それらパッチの表面から所定の距離を隔てて一枚の共通の導電性の背面板がある。 From the surface thereof patch at a predetermined distance there is a single common conductive backplate. それら複数のパッチは、一枚の共通表面を形成する。 The plurality of patches to form a single common surface. 複数のパッチの各々は、隔てられた背面板に導電線により結合されている。 Each of the plurality of patches are joined by conductive wires to the back plate spaced. 発明の装置は、さらに、背面板と複数の要素により画成される表面との間に設けた誘電体材料を備えている。 The apparatus of the invention further comprises a dielectric material provided between the surface defined by the rear plate and a plurality of elements.
【0007】 [0007]
図解されている態様では、誘電体材料は誘電体シートである。 In the embodiment being illustrated, the dielectric material is a dielectric sheet. 複数のパッチは、誘電体シートの第一の表面上に形成された導電性のパッチであり、背面板は、誘電体シートの反対側の表面上に設けられた連続した導電性の表面である。 Multiple patch is a first patch of the formed conductive on the surface of the dielectric sheet, the back plate is a continuous conductive surface disposed on a surface of the opposite side of the dielectric sheet . パッチを背面板に接続する線は、誘電体シートを通って画成されるバイアの中に形成された金属化構造体である。 Lines connecting the patch to the back plate is a metallized structure formed in the vias defined through the dielectric sheet. パッチは、誘電体シートの第一の表面上に画成された六角形の金属化構造体である。 Patch is a hexagonal metallization structure defined on a first surface of the dielectric sheet.
【0008】 [0008]
複数の共振要素は、装置内における表面電流の伝搬を所定の周波数帯域ギャップ内で事実上遮るようにパラメータ設定されている。 A plurality of resonance elements are parameterized so as to block virtually propagation of surface current within a predetermined frequency band gaps in the apparatus. とりわけ、複数の要素は、この装置からの電磁波放射を周波数帯域ギャップ内の周波数において位相シフトなしで反射するようにパラメータ設定されている。 Especially, the plurality of elements are parameterized to reflect without phase shift at a frequency within the frequency band gap of the electromagnetic radiation from the device.
【0009】 [0009]
この発明の装置は、さらに、共振要素の表面の上方または内部に設けられたアンテナを備えている。 The apparatus of the invention further comprises an antenna which is provided above or within the surface of the resonating element. とりわけ、そのアンテナは、共振要素の表面に対して平行に設けられた放射素子で構成されていて、共振要素の表面はアンテナのためのグランドプレーンとして働く。 Especially, the antenna is made up of a radiating element provided parallel to the surface of the resonating element, the surface of the resonating element serves as a ground plane for the antenna.
【0010】 [0010]
一つの態様では、アンテナはワイヤアンテナである。 In one embodiment, the antenna is a wire antenna. 他の態様では、アンテナはパッチアンテナである。 In other embodiments, the antenna is a patch antenna. パッチアンテナを共振要素の一つ以上の代わりにその位置に置換して、共振要素の表面内に設けてもよい。 The patch antenna is replaced with one or more instead of the location of the resonant element may be provided in the surface of the resonating element.
【0011】 [0011]
他の態様では、複数の要素は、少なくとも第一および第二のセットの要素を含んでなっている。 In other embodiments, the plurality of elements are comprise the elements of at least first and second sets. 第一のセットの要素は、グランドプレーンを含む第一の定義された平面内に設けられている。 Elements of the first set is provided on the first defined plane containing the ground plane. 第二のセットの要素は、第二の定義された平面内に設けられている。 Elements of the second set is provided on a second defined plane. 第二の定義された平面は、第一の定義された平面から空間を隔ててその上方に設けられている。 Second defined plane is provided thereabove with a space from the first defined plane. 第一および第二のセットの要素により形成されるアレイは、それぞれが重なり合ったモザイクを形成し、第二のセットの各要素が前記第一のセットの要素の中の少なくとも一つの要素から離れて重なり合っている。 Array formed by the elements of the first and second set, respectively form the overlapping mosaic, each element of the second set is separated from at least one element among elements of the first set They are overlapped with each other. 言い替えれば、基本的グランドプレーンアレイは、その上に重ね合わさった複数のパッチを有し、それらパッチは、背面板にも接続されているが、金属パッチの第一の平面の上に被さって金属パッチの第二の平面を形成している。 In other words, the basic ground plane arrays having a plurality of patches together superimposed thereon, they patch, but is also connected to the back plate, overlaying on the first plane of the metal patches metal forming a second planar patch.
【0012】 [0012]
さらに他の態様では、第一および第二のセットの要素の各々が、さらに一つ以上の対応するサブセットの要素を含んでいる。 In yet another embodiment, each of the elements of the first and second sets, contains further one or more corresponding subset elements. 第一のセットの要素の各サブセットは、互いに積み重ねられており、第二のセットの要素の各サブセットは、互いに積み重ねられている。 Each subset of the elements of the first set are stacked together, each subset of the elements of the second set are stacked with each other. 第一のセットの要素のサブセットは、第二の要素の少なくとも一つのサブセットから離れかつそれに隣接しており、第一および第二のセットの要素の交互に重なり合ったアレイの二枚以上の層ができている。 Subset of the elements of the first set is adjacent thereto and away from the at least one subset of the second element, the two or more layers of arrays overlapping alternating elements of the first and second set is made of. 言い替えれば、上記で述べた二重層のグランドプレーンは、重ね合わさったパッチの交互の層を垂直に設けることにより任意の回数繰り返して、パッチの多層階構造を形成することができる。 In other words, the ground plane of the double layer described above is repeated any number of times by providing alternating layers of the superimposed patches vertically, it is possible to form a multi-story structure of the patch. パッチのそれら平面は、単独で加えて奇数枚の平面をなすこともできるし、対で加えて偶数枚の平面をなすこともできる。 These planar patches, can either be made of an odd number of planes in addition alone may be made to even number of planes in addition in pairs.
【0013】 [0013]
パッチの各平面の間に誘電体材料を設けることができ、各層の間に同じタイプの誘電体材料であってもよいし、材料を選択的に選んで異タイプの誘電体材料の層を順次段階付けて設けてもよい。 Between each planar patch may be provided a dielectric material may be the same type of dielectric material between the layers, by selecting material selectively layers of different types of dielectric materials sequentially it may be provided with stage.
【0014】 [0014]
この発明は、また、導電性表面内の表面電流を減少させる方法とも定義され、複数の共振要素の二次元的アレイを当該表面に用意するステップを含んでいる。 This invention also provides with a method of reducing the surface currents in the conductive surface are defined, includes the steps of providing a two-dimensional array of a plurality of resonant elements on the surface. 各共振要素は、互いに結合されて、形状および材料によりパラメータ設定され、帯域内で表面伝搬が実質的に減少される周波数帯域ギャップを呈している。 Each resonance element are connected to one another, parameterized by the shape and material, the surface propagating in the band is caused a frequency band gap that is substantially reduced. 共振要素の表面の上方に設けられたソースから周波数帯域ギャップ内の周波数において電磁波エネルギがを放射され、表面から反射される電磁波放射が周波数帯域ギャップ内の周波数において位相シフトを有しないようになっている。 Electromagnetic wave energy at a frequency within a frequency band gap from a source which is provided above the surface of the resonating element is emitted to, electromagnetic radiation reflected from the surface so as not to have the phase shift at a frequency within the frequency band gap there.
【0015】 [0015]
用意される表面は、周期的またはほぼ周期的なアレイを形成する複数の導電性要素(導電素子)である。 Surface to be prepared are a plurality of conductive elements to form a periodic or substantially periodic array (conductive elements). アレイの各要素は、複数の隣接する要素を有していて、それら複数の隣接する要素に容量的に結合されている。 Each element of the array have adjacent elements of multiple, it is capacitively coupled thereto, et al multiple adjacent elements. 複数の要素の各々は、互いに誘導的に共通結合されている。 Each of the plurality of elements are guided in common coupled to each other. とりわけ、複数要素の共振アレイは、第一の表面上に周期的またはほぼ周期的なアレイを画成する複数の導電パッチと、第一の表面から所定の距離だけ隔てられた連続した導電性の第二の表面である。 Especially, the resonance array of elements includes a plurality of conductive patches to define a periodic or substantially periodic array on a first surface, a continuous conductive from the first surface separated by a predetermined distance which is the second surface. 第一の表面の導電パッチの各々は、連続した導電性の第二の表面に誘導的に結合されている。 Each of the conductive patches of the first surface is inductively coupled to a continuous conductive second surface.
【0016】 [0016]
ソースから電磁波エネルギを放射するステップは、複数要素のアレイの表面と平行でかつそれに隣接して設けられたアンテナから電磁波エネルギを放射すること、または共振要素のアレイの表面内に設けられたアンテナから電磁波エネルギを放射することを含んでいる。 The step of emitting an electromagnetic wave energy from the source is to emit electromagnetic energy from the antenna provided adjacent thereto and parallel to the surface of the array of elements, or from the antenna provided in the surface of the array of resonant elements the electromagnetic energy includes that radiation.
【0017】 [0017]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
添付の図面により、この発明をよりよく視覚化し、そこでは同じ部分は同じ数字で参照されている。 The accompanying drawings, the present invention was better visualize the same parts are referred to by like numerals there. この発明がよりよく理解されるために、図解された実施態様を以下に詳細に説明する。 For the present invention may be better understood, it will be described in detail the illustrated embodiments below. 図解された実施態様は、単に例として提供するもので、前記の請求項で規定するこの発明を限定する意図のものではない。 The illustrated embodiments are merely offered as examples and are not intended to limit the invention as defined by the claims.
【0018】 [0018]
間に絶縁誘電体を介在させて導電性の背面板シートに各々が接続された複数の導電パッチによって、金属シートの表面内に画成される容量性要素および誘導性要素の二次元の周期的なパターンが用意される。 A plurality of conductive patches, each connected insulated dielectric material is interposed in the back plate sheet conductive during periodic in two-dimensional capacitive elements and inductive elements are defined in the surface of the metal sheet a pattern is prepared. それらの要素は、それらによって画成される表面内の表面電流を抑制するように働く。 These elements serve to suppress the surface current in the surface defined by them. とりわけ、このアレイは、アンテナと組み合わせて使用するためのグランドプレーンメッシュを形成する。 Especially, the array forms a ground plane mesh for use in combination with the antenna. グランドプレーンメッシュの機能は、グランドプレーンメッシュに沿って表面電流が実質的に伝搬することのできない周波数帯域によって特徴付けられる。 Function of the ground plane mesh surface current along the ground plane mesh is characterized by a frequency band which can not be substantially transmitted. 航空機や他の金属製の乗物にそのようなグランドプレーンを使用することにより、アンテナからの放射が航空機や乗物の金属表皮を横切って伝搬するのを防ぐ。 The use of such a ground plane on an aircraft or other metallic vehicle, radiation from the antenna is prevented from propagating across the metal skin of the aircraft or vehicle. これにより、グランドプレーン上の表面電流をなくし、電力損失および隣り合うアンテナ間の望まない結合を減少させる。 This eliminates surface currents on the ground plane, to reduce binding of unwanted inter antenna power loss and adjacent.
【0019】 [0019]
この発明は、図1に点線の枠10で図式的に示された付き出した金属要素10の薄い二次元パターンから離されかつそれにより被われた連続金属シート30を備えてなっている。 The present invention has been provided with a dotted line and is separated from the thin two-dimensional pattern of the metal element 10 began attached which schematically indicated by a frame 10 of the continuous metal sheet 30 thereby has covered in Figure 1. それぞれの要素10は、その隣と容量的に結合しているとともに、金属シートに誘導的に結合しており、容量とインダクタンスが分布したアレイを形成している。 Each element 10, with attached to its neighbors and capacitively, are inductively coupled to the metal sheet, to form an array capacitance and inductance are distributed. 例えば、図1の図式的な線図を見ると、要素10が仮想キャパシタ12によって互いに容量的に結合し、仮想的インダクタ14によりシート30に誘導的に結合しているように図式的に示されている。 For example, looking at the schematic diagram of FIG. 1, capacitively coupled to each other element 10 by the virtual capacitor 12, is schematically illustrated as being inductively coupled to the seat 30 by a virtual inductor 14 ing. 要素10は、薄い二次元メッシュの形態で設けられており、それにより並列共振回路の二次元回路網として働き、要素10のアレイにより総合的に構成されているメッシュ24の表面インピーダンスを劇的に変化させる。 Element 10 is a thin two-dimensional mesh is provided in the form, thereby acts as a two-dimensional network of the parallel resonant circuit, dramatically surface impedance of the mesh 24, which is totally by an array of elements 10 changing. 図1において、aは二次元メッシュの周期性の間隔を表し、tは要素10の高さを表し、いずれも減少させようとする表面電流周波数の自由空間波長λに比して極めて小さい(a<<λ、t<<λ)。 In Figure 1, a represents the distance between the two-dimensional periodicity mesh, t represents the height of the element 10, both very small compared to the free space wavelength λ of the surface current frequency to try to reduce (a << λ, t << λ).
【0020】 [0020]
ここで、図2の図式的な線図を見よう。 Here we see a schematic diagram of FIG. 図2は、 メッシュ24を構成する金属要素10のアレイパターンを印刷形成した印刷回路板の横断面の模式図である。 Figure 2 is a schematic diagram of a cross section of a printed circuit board formed by printing an array pattern of the metal elements 10 constituting the mesh 24. 以下、理解可能な範囲で、「メッシュ24」と「回路板24」を同義的に使用する。 Hereinafter, in an understandable extent, use a "mesh 24" and "circuit board 24" interchangeably. 回路板24 の基板は、在来の絶縁材料26でできている。 Substrate of the circuit board 24 is made of a conventional insulating material 26. 回路板24の裏側の表面28には、銅クラッドのシートのような連続金属シート30が設けられている。 On the back surface 28 of the circuit board 24, a continuous metal sheet 30, such as a copper clad sheet is provided. 回路板24の表側の表面は、金属バイア接続体36により各々が裏面プレート30に結合されている六角形の金属パッチ34の二次元三角格子でパターン形成されている。 Front surface of the circuit board 24 are each a metal via connection member 36 is patterned in a two-dimensional triangular lattice of hexagonal metal patches 34 coupled to the rear surface plate 30. 明らかに、寸法等は、この発明の教えるところと矛盾しない要領で用途に応じて任意に変更することができる。 Obviously, dimensions and the like, can be arbitrarily changed according to the application in a manner consistent with the teachings of this invention.
【0021】 [0021]
実効的には、回路板24は、RF電流が金属表面30に沿って流れるのを防ぐ二次元の周波数フィルタである。 Effectively, the circuit board 24 is a two-dimensional frequency filter RF current is prevented from flowing along the metal surface 30. パッチ34は、三角形の格子に配置されているけれども、この発明はこの幾何学的形態に限定されるものでもなく、正確に周期的である必要もない、と理解されなければならない。 Patch 34, although are arranged in a lattice of triangles, the invention is neither limited to this geometry, need not be exactly periodic, and must be understood. より重要なパラメータは、表面の上の個別の要素のインダクタンスおよびキャパシタンスである。 More important parameter is the inductance and capacitance of the individual elements on the surface. この故に、各要素のインダクタンスおよびキャパシタンスに関してこの発明の教えと矛盾しないで、他の多くの幾何学的形態および非周期的パターンが採用されてもよい、と明白に理解されなければならない。 Hence, not inconsistent with the teachings of the present invention with respect to inductance and capacitance of each element, many other geometries and non-periodic patterns may be employed, and should be clearly understood.
【0022】 [0022]
図3は、図2のグランドプレーンメッシュ24の上平面図である。 Figure 3 is a top plan view of a ground plane mesh 24 of FIG. 各要素34は、その中央で金属バイア36と接続された六角形の形に設けられている。 Each element 34 is provided in the form of a hexagon, which is connected to the metal vias 36 at its center. 複数の六角形の要素34がメッシュ24の表面にわたって分布する三角格子を形作っている。 A plurality of hexagonal elements 34 is formed the triangular lattice you distributed over the surface of the mesh 24.
【0023】 [0023]
ここで、グランドプレーンメッシュ24の働きを、図4および5の上平面図にそれぞれ垂直および水平のモノポールアンテナについて図式的に示されたように、波がその表面の一端からモノポールアンテナプローブを用いて発せられ他端において類似のアンテナで受けられた場合について考察する。 Here, the function of the ground plane mesh 24, as respectively a top plan view of FIG. 4 and 5 shown schematically in the vertical and horizontal monopole antenna, wave monopole antenna probe from one end of the surface consider the case where received a similar antenna at the other end is emitted using. 強力な伝送は、グランドプレーンメッシュ24内の表面モードに結合していることを示す。 Powerful transmission indicates that it is bound to the surface mode of the ground plane mesh 24.
【0024】 [0024]
図6は、図4の試験用装置構成において測定されたdBで表した伝送振幅をGHzで表した周波数の関数として示すグラフである。 Figure 6 is a graph showing the transmission amplitude expressed in measured dB in the test equipment configuration shown in FIG. 4 as a function of frequency in GHz. 図6に描画された実験結果に約28GHzの所に下側の帯域エッジ54が明瞭に示されており、そこの所で伝送振幅が30dBだけ急峻に落ちている。 Figure 6 is the band edge 54 of the lower side is clearly shown at about 28GHz drawn on experimental results, the transmission amplitude is down steeply just 30dB there place. 下側の帯域エッジ54より上では、表面電流はグランドプレーンメッシュ24の上表面の上の並列共振回路のパターンによって阻止されている。 Above the band edge 54 of the lower, surface currents are blocked by the pattern of the parallel resonance circuit on the top surface of the ground plane mesh 24. 上側の帯域エッジは、測定装置がその範囲で50GHzに制限されていたので、図6の描写には見られない。 Band edges of the upper, the measurement device so was limited to 50GHz in that range, not seen in the depiction of FIG.
【0025】 [0025]
図6のこの発明の伝送性能を図7に示されたような従来のプレーン金属シートのそれと比較する。 It is compared to that of the conventional plain metal sheet such as a transmission performance shown in Figure 7 of the present invention in FIG. 帯域ギャップの中、すなわち下側と上側の帯域エッジの間の周波数範囲では、この発明の構造体を横切る伝送は、通常の金属シート上よりも20dB少ない。 Among the band gap, that is, in a frequency range between the lower and upper band edges, transmission across the structure of the present invention, 20 dB less than the normal metal sheet. したがって、図6と7を比較することにより、この発明のグランドプレーンメッシュ24内で表面電流の伝搬が抑制されることの有効な証拠が得られる。 Accordingly, by comparing Figures 6 and 7, available evidence of the propagation is suppressed in the surface currents in the ground plane mesh within 24 of the invention is obtained.
【0026】 [0026]
ここで、小さいモノポールアンテナに対するグランドプレーンメッシュ24の効果を考察する。 Now consider the effect of the ground plane mesh 24 against small monopole antenna. この試験では、同軸ケーブルがグランドプレーンメッシュ24の後ろ側を通って挿入され、同軸ケーブルのセンタピンをグランドプレーンメッシュ24の前側を越えて2mm延び出させてモノポールアンテナとして作用させている。 In this test, the coaxial cable is inserted through the back of the ground plane mesh 24, so Desa extends 2mm beyond the front side of the ground plane mesh 24 center pin of the coaxial cable is made to act as a monopole antenna. 同軸ケーブルの外側導体は、グランドプレーンメッシュ24の後ろ側で連続した金属の後ろ側シート30に接続されている。 Outer conductor of the coaxial cable is connected to the rear sheet 30 of the continuous metal behind a ground plane mesh 24. 無響室内で測定した角度の関数としてのアンテナパターンが図8および9に示されており、それらはそれぞれ帯域エッジより下および上のアンテナパターンの極座標プロットである。 Antenna pattern as a function of the angle measured in an anechoic chamber is shown in FIGS. 8 and 9, which are polar plots of antenna pattern above and below the band edges, respectively. 帯域エッジより下では、図8に示されるように、モノポールアンテナは90°と270°の間の後方の半球の中へも含めてあらゆる方向に放射する。 Below band edges, as shown in FIG. 8, it radiates in all directions including the monopole antenna into the rear hemisphere between 90 ° and 270 °. 極パターンは、アンテナゲインの方位角分布を示しており、グラフの中心からの半径方向距離により伝送強度をdBで表している。 Polar pattern indicates the azimuthal distribution of the antenna gain, and represents the transmission intensity in dB by the radial distance from the center of the graph. したがって、前方の半球は、正面方向である0°を通って90°と270°の間の角度である。 Thus, the forward hemisphere is the angle between the through 0 ° is the front direction 90 ° and 270 °. 後方の半球は、後方正面方向である180°を通って90°と270°の間の角度である。 Rear hemisphere is the angle between the through 180 ° is a rear front direction 90 ° and 270 °.
【0027】 [0027]
図8の後方放射は、グランドプレーンに沿って伝搬しエッジから電力を放射する電流のせいである。 Rear radiation of Figure 8 is due from propagating along the ground plane edge of a current to emit power. このパターンは、また、グランドプレーン上に定在波を形成する表面電流のため、多くのローブを含んでもいる。 This pattern, also, are for surface currents that form a standing wave on the ground plane, include a number of lobes. 帯域エッジより上では、背面板電流は、図9に劇的に示されているように消去されている。 Above the band edge, the back plate current is erased as is dramatically shown in Figure 9. 結果として得られるアンテナパターンは滑らかで、後方半球におけるアンテナ阻止(antenna rejection)は30dBよりも大きい。 The resulting antenna pattern is smooth, the antenna blocking the backward hemisphere (Antenna rejection) is greater than 30 dB. 表面電流がエッジへ伝搬できないので、実際に使用されたグランドプレーンの有限の大きさおよび容量は、それが恰も無限であるかのように見える。 The surface current can not be propagated to the edge, the finite size and capacity of the actually-used ground plane, it looks as if it were infinitely.
【0028】 [0028]
比較の目的のために、同じ極座標プロットを、同じ周波数で、だだし従来の金属グランドプレーンつまり無垢の金属シートについて、図10および11に示す。 For comparison purposes, the same polar plot, at the same frequency, to it's the metal sheet of a conventional metal ground plane, i.e. solid, shown in FIGS. 10 and 11. 予想どおり、図10および図11は、両者とも多くのローブおよび後方半球への相当量の放射を示している。 As expected, 10 and 11 show a substantial amount of radiation to both most lobes and rear hemispheres.
【0029】 [0029]
上記に説明した測定からいくつかの結論が導き出せる。 Some of the conclusions from the measurements described above can be derived. 第一に、無線周波(RF)の表面電流は、しばしば実際のアンテナ環境において存在し、それらはアンテナの放射パターンに相当な影響を与える。 First, the surface current of the radio frequency (RF) is often present in the actual antenna environment, they provide a considerable effect on the radiation pattern of the antenna. この発明のグランドプレーンメッシュ24は、RF表面電流の伝搬を実質的に減少させ、それに対応する改善をアンテナパターンに達成する。 A ground plane mesh 24 of the present invention substantially reduces the propagation of RF surface currents, to achieve improved corresponding thereto to the antenna pattern. 上記の例証では単純なモノポールを用いたが、その結果はこの発明の改善が多くのタイプのアンテナにおいて実現されることを示唆している。 Above was used simple monopole is illustrated, the results suggest that the improvement of the present invention is implemented in many types of antennas. この発明のグランドプレーンメッシュ24は、表面波に相当量の電力を失う傾向のあるパッチアンテナの効率を改善することができる。 A ground plane mesh 24 of the present invention can improve the efficiency of the patch antenna that tends to lose significant amount of power to the surface wave. 位相合わせしたアレイでは、この発明の構造が死角効果および要素間の結合を減じることができる。 The phase combined with the array, it is possible to structure the invention reduces the coupling between the blind spot effects and elements. 航空機では、この発明のグランドプレーン構造の二次元幾何学形態を有するガードリングを使用することにより、近接するアンテナ間の干渉を減らすことができる。 In aircraft, by using a guard ring having a two-dimensional geometry form of the ground plane structure of the present invention, it is possible to reduce interference between adjacent antennas. 無線電話では、この発明に従って工夫した表面を使用して、使用者から電磁波放射を離して指向させることができる。 The radiotelephone uses devised surface in accordance with the present invention, it can be directed away electromagnetic radiation from the user. 最も重要なことは、従来の金属グランドプレーンの欠点のために以前は実現的でなかったアンテナの設計が、今やこのグランドプレーンメッシュ24でもって可能となるのである。 Most importantly, the antenna design previously was not fulfilling for drawbacks of a conventional metal ground plane, is now becoming possible with this ground plane mesh 24.
【0030】 [0030]
この発明の第二の重要な特徴は、それが電磁波を通常の金属表面とは異なる位相で反射することである。 The second important feature of the invention is reflected in a different phase it electromagnetic waves and ordinary metal surfaces. 反射波の位相は、ホーンアンテナを使用して表面に向けて平面波を発射し、第二のホーンアンテナで受信した波の位相を測定することによって試験することができる。 Reflected wave phase can be tested by using a horn antenna emits a plane wave toward the surface, measuring the phase of the wave received by the second horn antenna. 反射波の位相を図12に示す。 The phase of the reflected wave shown in FIG. 12. 28GHzにおける帯域ギャップより下では、反射波の位相は、通常の金属表面の場合と同じであり、反射の際180°の位相シフトを示している。 Below the band gap in the 28 GHz, the reflection wave of the phase is the same as for the ordinary metal surfaces show a phase shift of 180 ° upon reflection. 帯域エッジの近傍の28GHzでは、位相シフトは90°の値のところを通過するが、35GHzでは反射波はゼロの位相シフトを有する。 In 28GHz near the band edge, the phase shift passes through at a value of 90 °, but the reflected wave in 35GHz has a phase shift of zero. 位相シフトがゼロであるグランドプレーンは、その表面に電界の節(ノード)を持たず、むしろ腹を持つことになる。 Ground plane phase shift is zero, no node of the electric field (nodes) on its surface, but rather will have the belly. そうすると、アンテナを、短絡されることなく、グランドプレーンメッシュ24の表面の非常に近くに置くことができる。 Then, an antenna, without being short-circuited, can be placed very close to the surface of the ground plane mesh 24.
【0031】 [0031]
28GHzにおける帯域帯域エッジの近くで周波数とともに変化する位相シフトは、等価のタイムグループディレイと関連させることができる。 Phase shift that varies with frequency near the band the band edges in 28GHz may be associated with an equivalent time groups delay. 誘電体の如何なる厚さが図8および9に図解されたモノポールアンテナのグループディレイと関連しているかを論じるのは、自然なことである。 To discuss whether any thickness of the dielectric is associated with a group delay of a monopole antenna which is illustrated in FIGS. 8 and 9 is that it is natural. 等価厚みは、材料26の誘電定数がε=2.2であることを考えると、グランドプレーンメッシュ24の実際の厚みの3倍に等しい。 Equivalent thickness, considering that the dielectric constant of the material 26 is epsilon = 2.2, equal to three times the actual thickness of the ground plane mesh 24. このように、位相シフトは、単純にグランドプレーンメッシュ24の厚みのためではなく、むしろグランドプレーンメッシュ24の表面上の共振回路のエネルギ蓄積作用である。 Thus, the phase shift, not simply because the thickness of the ground plane mesh 24, but rather energy storage effect of the resonant circuit on the surface of the ground plane mesh 24. 別の見方をすると、それは、材料の共振性質のため増加した実効誘電定数と見ることもできる。 From another viewpoint, it can be regarded as increasing the effective dielectric constants for the resonant properties of the material.
【0032】 [0032]
この発明は、従来の金属グランドプレーンをグランドプレーンメッシュ24で置き換えることによって、単純モノポールアンテナなどの種々のアンテナの特性を改善するために使用することができる。 The present invention, by replacing the conventional metal ground plane with the ground plane mesh 24 can be used to improve the properties of the various antennas, such as a simple monopole antenna. モノポールアンテナや他のデザインのアンテナから後方半球内の放射を除きかつアンテナパターンを滑らかにすることが期待できる。 Except for radiation in the rear hemisphere from the antenna of the monopole antenna and other design and can be expected to smooth the antenna pattern. キャパシタンスおよびインダクタンスを増加することにより、この発明の教えるところに従って作られた構造のものは、図解の実施態様に関して説明したマイクロ波周波数においてのみでなく、 超短波(UHF)またはそれより低い周波数においても動作することができる。 By increasing the capacitance and inductance, those of a structure made in accordance with the teachings of the present invention, not only at microwave frequencies as described with respect to embodiments of illustration, in the ultra short wave (UHF) or lower frequencies it is possible to operate.
【0033】 [0033]
グランドプレーンメッシュ24を備えてなる並列共振回路の中のキャパシタンスおよびインダクタンスを増加することにより、下側の帯域エッジの周波数を低くすることができる。 By increasing the capacitance and inductance in the parallel resonant circuit formed includes a ground plane mesh 24, it is possible to lower the frequency of the lower band edge. この構造体を横切る表面電流伝送を図13に示し、そこには帯域ギャップが11および17GHzの間に明瞭に見られる。 Shows the surface current transmission across this structure in Figure 13, there is clearly seen between the band gap of 11 and 17GHz in. 図14は、このキャパシタンスおよびインダクタンスを設けた表面から反射される電磁波について生じる位相シフトを示す。 Figure 14 shows the phase shift caused the electromagnetic waves reflected from the surface provided with the capacitance and inductance. 低い周波数においては、反射位相は180°で、反射波が入射波と逆相であることを示している。 At low frequencies, in the reflection phase 180 °, the reflected waves are shown to be anti-phase with the incident wave. この低い周波数範囲では、平面はそのように通常の連続金属グランドプレーンシートに類似している。 In this low frequency range, a plane is similar so the normal continuous metal ground plane sheet. 周波数が下側の帯域エッジ54を越えて増加するにつれて、波は同相で反射される。 As the frequency increases beyond the band edge 54 of the lower, the wave is reflected in phase. 図14の右側部分の陰影領域に示された帯域ギャップの中では、波は同相で反射される。 Among the bandgap shown in the shaded area of ​​the right portion of FIG. 14, the wave is reflected in phase. これにより、帯域ギャップの中では、そのような構造の近くに置かれたアンテナは、反射波から構造上の干渉を受け、短絡されないことになる。 Thus, in the band gap, the antenna placed near such structures, subject to interference in the structure from the reflected wave, will not be short-circuited. 反射波の位相は、帯域ギャップの中でゼロを横切り、上側の帯域エッジ56を越える周波数において終局的には−180°に近づく。 Reflected wave phase crosses zero in the band gap approaches -180 ° to ultimately at frequencies above the upper band edge 56.
【0034】 [0034]
この発明のグランドプレーンメッシュ24は、かくして通常の金属グランドプレーンでは不可能であった低い丈のアンテナを製造できるようにする。 A ground plane mesh 24 of the present invention is thus to be able to produce a low height of the antenna was not possible in ordinary metal ground plane. 図15は、航空機の表皮において起こり得るように在来の金属グランドプレーン60に対して平らに横たわるかまたは僅かに上方に離された従来技術の水平ワイヤアンテナ48を示す。 Figure 15 shows a horizontal wire antenna 48 of the prior art is released to or slightly upwardly lying flat against the conventional metal ground plane 60 as possible in the epidermis of the aircraft. 図16は、この発明のグランドプレーンメッシュ24の上方に設けられた同じアンテナ58を示す。 Figure 16 shows the same antenna 58 which is provided above the ground plane mesh 24 of the present invention. 図15のアンテナのS11反射損失(return loss)を周波数に対する伝送強度のグラフとして図17のグラフに示す。 S11 return loss of the antenna of FIG. 15 (return loss) as a graph of the transmission intensity with respect to frequency shown in the graph of FIG. 17. S11反射損失は、アンテナから反射されてソースに向かって戻る電力の測定である。 S11 return loss is a measure of the power reflected from the antenna back towards the source. このアンテナは、−3dBつまり50%以上の電力をマイクロ波ソースの方へ反射し戻すので、非常に貧弱な放射性能を呈する。 This antenna, since back reflects -3dB clogging 50% more power toward the microwave source, exhibits very poor emission performance. グランドプレーン60の金属表面の好ましくない位相シフトがアンテナ58からの直接放射と金属表面60から反射された放射との破壊的な干渉を生じさせるために、貧弱な放射性能になるものと理解できる。 Undesirable phase shift of the metal surface of the ground plane 60 to produce a destructive interference between the direct radiation and radiation reflected from the metal surface 60 from the antenna 58, it can be understood to be poor emission performance.
【0035】 [0035]
図18は、グランドプレーンメッシュ24を付けた同じアンテナ58のS11反射損失を示す。 Figure 18 shows S11 and reflection loss of the same antenna 58 with a ground plane mesh 24. 帯域エッジ54より下では、アンテナ58も図15および17に示された在来の金属グランドプレーンの上方にアンテナを配置した構造に似て貧弱に機能する。 Below the band edges 54, antenna 58 is also poorly functioning like structure in which the antenna above the indicated conventional metal ground plane in FIG. 15 and 17. 帯域エッジ54より上では、電磁波はグランドプレーンメッシュ24の表面から同相で反射されるので、直接放射を強める。 Above the band edge 54, since the electromagnetic wave is reflected in phase from the surface of the ground plane mesh 24, strengthen the direct radiation. アンテナ58は、約−10dB(10%)の反射損失でもって良好に機能する。 Antenna 58 works well with a reflective loss of about -10dB (10%).
【0036】 [0036]
図15および16の二つのグランドプレーン配置構成におけるアンテナ58の極放射パターンをそれぞれ図19および20に示す。 Shows the polar radiation pattern of the antenna 58 in the two ground plane arrangement of FIGS. 15 and 16 in FIGS. 19 and 20. 測定は、13GHzで行い、同じスケール上にプロットした。 The measurement was carried out at 13GHz, and plotted on the same scale on. グランドプレーンメッシュ24上のワイヤアンテナ58は、在来の金属グランドプレーン上のものよりも約8dB多い利得を有し、S11測定と一致する。 Wire antenna 58 on the ground plane mesh 24 has approximately 8dB greater gain than those on conventional metal ground plane, coincides with the S11 measurements.
【0037】 [0037]
同様に、図21および22は、パッチアンテナ62を図式的に描写した横断面図であり、図21では通常の金属グランドプレーン表面60の上方に取り付け、図22ではグランドプレーンメッシュ24の上方に取り付けてある。 Similarly, FIG. 21 and 22 are cross-sectional view taken schematically depicts a patch antenna 62, mounted above the normal metal ground plane surface 60 in FIG. 21, mounted above the ground plane mesh 24 in FIG. 22 and Aru. 図21および22のアンテナ配置構成について測定したアンテナ反射損失を図23のグラフに示す。 An antenna return loss measured for the antenna arrangement of Figures 21 and 22 shown in the graph of FIG. 23. 両者配置構成は、類似の反射損失および帯域幅を有する。 Both arrangements have the return loss and bandwidth similar. 図24は、金属表面60の上のパッチアンテナの13.5GHzでの極放射パターンを示し、そこでは両者アンテナの反射損失は等しい。 Figure 24 shows the polar radiation pattern of at 13.5GHz patch antenna on the metal surface 60, the reflection loss of the two antennas where equal. このパターンは、後方半球内に相当量の放射を有するとともに、前方半球内に波打ちを有する。 This pattern, which has a significant amount of radiation in the backward hemisphere, has a waviness in the forward hemisphere. これらの効果の両方ともグランドプレーン上の表面電流により起こされている。 Both these effects are caused by surface currents on the ground plane.
【0038】 [0038]
図25は、グランドプレーンメッシュ24付きのパッチアンテナ62についての極放射パターンを示す。 Figure 25 shows a polar radiation pattern of the patch antenna 62 with ground plane mesh 24. このパターンは、より滑らかで、より対称的で、後方への放射がより少ない。 This pattern is smoother, and more symmetric, radiating rearwardly less. このアンテナは、また従来のグランドプレーン付きで使用したときよりも約2dB多い利得を有する。 The antenna also has about 2dB greater gain than when used with a conventional ground plane.
【0039】 [0039]
図26は、グランドプレーンメッシュ24の別の実施態様の横断面図であり、上面金属パッチ62がメッシュ24内でプレート34の上方にそれと重なり合って設けられ、プレート34から薄い誘電体スペーサ70で隔てられている。 Figure 26 is a cross-sectional view of another embodiment of a ground plane mesh 24, the upper surface metal patch 62 is provided overlapping with that above the plate 34 in the mesh 24, separated by a thin dielectric spacer 70 from the plate 34 It is. 図27は、図26に示された構造体の上平面図である。 Figure 27 is a top plan view of the structure shown in FIG. 26. 金属パッチの上層がその下方の第二の層と重なり合って示されている。 Upper metal patches are shown overlapped with a second layer therebelow. これにより隣り合う要素間のキャパシタンスを増加させ、周波数を低くしている。 Thereby increasing the capacitance between adjacent elements, and low frequency. 導電バイア72が一部のまたは全部の金属パッチ62を無垢の金属シート30に接続しており、金属シート30は第二の誘電体層26により金属パッチ62の多数の層から隔てられている。 Conductive vias 72 are connected some or all of the metal patch 62 in solid metal sheet 30, the metal sheet 30 is separated from the multiple layers of metal patches 62 by the second dielectric layer 26. 所望のキャパシタンスを実現するために、所望に応じて図26に示されたものに金属パッチ62および誘電体シート70の追加の層を垂直方向に加えることができる。 To achieve the desired capacitance, the additional layer of metal patches 62 and the dielectric sheet 70 may be added in the vertical direction to that shown in Figure 26 as desired.
【0040】 [0040]
図26および27のグランドプレーンメッシュ24の電磁特性を図28および29のグラフに描写する。 The electromagnetic properties of the ground plane mesh 24 of FIG. 26 and 27 is depicted in the graph of FIG. 28 and 29. 図28は、図26および27に描写した構造体の上における表面波伝送強度対周波数のグラフである。 Figure 28 is a graph of the surface wave transmission intensity versus frequency in over the structure depicted in FIGS. 26 and 27. 帯域ギャップが2.2GHzから2.5GHzの周波数範囲をカバーしていることを見ることができる。 It can be seen that the band gap is cover the frequency range of 2.5GHz from 2.2GHz. 図29は、図26および27に描写した構造体の反射位相のグラフである。 Figure 29 is a graph of the reflection phase of the structure depicted in FIGS. 26 and 27. 反射位相は帯域ギャップ内の周波数の所でゼロを横切っている。 Reflection phase crosses zero at the frequencies within the band gap.
【0041】 [0041]
したがって、グランドプレーンメッシュ24の動作する周波数が幾何学的態様を調節することによって調整できるということが理解できる。 Therefore, it can be seen that the operating frequency of the ground plane mesh 24 can be adjusted by adjusting the geometrical aspect. グランドプレーンメッシュ24上の低い丈のアンテナは、無垢の金属グランドプレーン上の類似のアンテナよりも良好に機能することを実証している。 Low height of the antenna on the ground plane mesh 24 demonstrates that perform better than a similar antenna on solid metal ground plane. 図解した実施態様は、垂直モノポールまたは水平ワイヤのアンテナおよびパッチアンテナの比較上の使用のみを示してきたが、類似のやり方で他のアンテナデザインを採用することもできる。 Illustrated the embodiment has been illustrated only use on comparison of the antenna and the patch antenna of vertical monopole or horizontal wires, it is also possible to employ other antenna designs in a similar manner. 両者アンテナの配置構成は、表面波抑制をうまく利用しているもので、パッチアンテナよりも水平ワイヤアンテナの方が、グランドプレーンメッシュ24の表面の位相特性の反射から利を受けており、他のやり方では不可能であろうアンテナの新規な幾何学的態様(大きさや形)を提供する。 Arrangement of two antennas, those that take advantage of the surface wave suppression, towards the horizontal wire antenna than the patch antenna, the reflection phase characteristic of the surface of the ground plane mesh 24 has received interest, other to provide a novel geometrical aspects of the antenna (size and shape) would not be possible in a manner.
【0042】 [0042]
まとめとして、ここに次のことが実現される。 In summary, here the following: are realized. すなわち、この発明のグランドプレーンメッシュ24は、 That is, the ground plane mesh 24 of the present invention,
(1)金属要素の二次元的配置を取り入れた金属グランドプレーンで構成されており、 (1) consists of a metal ground plane which incorporates a two-dimensional arrangement of the metal elements,
(2)各要素は、近隣の要素と容量的に結合され、背面シート30のグランドプレーンに誘導的に結合されており、 (2) Each element is neighboring elements and capacitively coupled, are inductively coupled to the ground plane of the backsheet 30,
(3)メッシュ24は、並列共振回路の回路網を形成し、 (3) mesh 24 forms a network of parallel resonance circuit,
(4)並列共振回路は、グランドプレーンメッシュ24上の表面電流の伝搬を阻止し、そして(5)グランドプレーンメッシュ24の共振性質がその表面から反射される電磁波位相を変化させる。 (4) parallel resonant circuit, prevents the propagation of surface currents on the ground plane mesh 24, and (5) the resonance properties of the ground plane mesh 24 alters the electromagnetic wave phase that is reflected from the surface.
【0043】 [0043]
グランドプレーンメッシュ24は、その表面に沿うRF電流の伝搬を阻止する。 Ground plane mesh 24 prevents the propagation of RF currents along its surface.
【0044】 [0044]
【付言】 [Added that]
この発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの変更や修正が可能である。 Without departing from the spirit and scope of the invention is capable of many variations and modifications by those skilled in the art. したがって、図解した実施態様は例のためにのみ説明したのであり、それは各請求項で定義されるこの発明を限定すると解釈されるべきでない、と理解されなければならない。 Thus, it illustrated the embodiments are than described by way of example only, it should not be construed as limiting the invention as defined by the claims, and should be understood.
【0045】 [0045]
この発明およびその種々の実施態様を説明するためにこの明細書で使用した語句は、それらの一般的に定義された語義の意味においてのみならず、この明細書中で特別に定義したことにより、一般的に定義された語義の範囲を越えて構造、材料または行為を含むものと理解されるべきである。 The term used in this specification to describe the invention and its various embodiments, not in the sense of their commonly defined meaning only by specially defined in this specification, structure beyond the generally defined range of meaning, it should be understood to include materials or acts. したがって、一つの要素がこの明細書の文脈において一つより多い意味を含むと理解できる場合は、請求項におけるその語句の使用は、明細書および語句自体により支持されたあらゆる可能な意味に対して総称的であると理解されるべきである。 Therefore, if one element can be understood to include more meaning than one in the context of this specification, use of the phrase in the claims, for every possible meanings supported by the specification and the phrase itself it should be understood to be generic.
【0046】 [0046]
したがって、前記の請求項の語句または要素の定義は、文字どおりに説明されている要素の組合せのみならず、実質的に同じ作用を実質的に同じ具合に果たし実質的に同じ結果を得るためのあらゆる等価の構造、材料または行為を含むものとこの明細書において定義される。 Therefore, the definition of the terms or elements of the following claims includes not only the combination of elements described in literally any to obtain substantially the same results plays substantially the same degree substantially the same effect equivalent structures, defined in this specification to include a material or acts. この意味において、したがって、前記請求項の要素の如何なる一つを二以上の要素によって等価的に置換してもよいし、または請求項中の二以上の要素を単一の要素で置換してもよい。 In this sense, therefore, the to any one element of a claim may be substituted equivalently by the two or more elements, or even two or more elements in the claims and replaced with a single element good.
【0047】 [0047]
当業者から見て、請求されている主題からの実質的でない変更は、現在知られているものおよび後に考案されたものとも、等価的に請求項の範囲内にあると、ここに殊更に意図するところである。 Viewed from the skilled person, the change does not substantially from the claimed subject matter, to have been devised and those after the currently known also, when equivalently within the scope of the claims, intended herein to deliberately it is where to be. したがって、当業者に現在または後日知られる自明の置換は、定義された要素の範囲内にあると、ここに定義する。 Thus, substitution of obvious, known now or at a later date to those skilled in the art to be within the scope of the defined elements, defined herein.
【0048】 [0048]
したがって、請求項は、上記に具体的に図解し説明したところのもの、概念的に等価であるもの、自明に置換できるもの、およびこの発明の本質的な思想を本質的に取り込んでいるものを含むと理解されるべきである。 Accordingly, the claims are intended were described specifically illustrated in the above, what is conceptually equivalent, what can be trivially replaced, and those that have incorporated essentially the essential idea of ​​the invention It should be understood to include.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】 この発明のグランドプレーンメッシュの等価回路図であり、突き出した複数要素の薄い二次元の層に被われたグランドプレーンの金属シートを示す。 [1] is an equivalent circuit diagram of a ground plane mesh of the present invention, showing the metal sheet ground plane covered in a thin layer of the two-dimensional with multiple elements projecting. 各要素は互いに容量的に接続されているとともに、背面の金属表面に誘導的に接続されている。 With each element being mutually capacitively coupled, it is inductively coupled to the back of the metal surface. 反対側の表面の金属要素の周期性ピッチaおよびグランドプレーンメッシュの厚さtは、自由空間波長に比べて十分に小さい。 The thickness t of the periodic pitch a and the ground plane mesh metal elements opposite the surface is sufficiently smaller than the free space wavelength.
【図2】 この発明のグランドプレーンメッシュ24の横断面図である。 2 is a cross-sectional view of a ground plane mesh 24 of the present invention.
【図3】 図1の分布インダクタンスおよび分布容量を組み入れたこの発明のグランドプレーンメッシュの実際の二次元グランドプレーン構造の平面図である。 3 is a plan view of an actual two-dimensional ground plane structure of the ground plane mesh of the present invention incorporating the distributed inductance and distributed capacitance of FIG.
【図4】 グランドプレーンメッシュ上の表面波モードを測定するための技術を図解する図である。 4 is a diagram illustrating a technique for measuring the surface wave mode on the ground plane mesh. 図示の態様は、垂直モノポールアンテナプローブ(これがグランドプレーンを横切って表面波を伝送する)、および表面波を受信する類似のアンテナを示す。 The illustrated embodiment, the vertical monopole antenna probe (which transmits a surface wave across the ground plane), and shows a similar antenna for receiving a surface wave.
【図5】 水平方向に向けたモノポールアンテナプローブを使用してグランドプレーンメッシュを横切る表面波を測定する別の技術を図解する図である。 5 is a diagram illustrating another technique for measuring the surface waves using a monopole antenna probe oriented horizontally across the ground plane mesh.
【図6】 図4に示した表面波測定技術を使用した伝送強度対周波数のグラフである。 6 is a graph of the transmission intensity versus frequency using surface wave measurement technique illustrated in FIG.
【図7】 グランドプレーンとして作用する従来の連続金属シートについての伝送強度対周波数のグラフである。 7 is a graph of the transmission intensity versus frequency for a conventional continuous metal sheet acting as a ground plane.
【図8】 帯域エッジより下の26.5GHzの周波数で動作するこの発明のグランドプレーンメッシュ上に取り付けたモノポールアンテナの極放射パターンである。 8 operates at a frequency of 26.5GHz below the band edge is a polar radiation pattern of the monopole antenna mounted on the ground plane mesh of the present invention.
【図9】 35.4GHzの周波数で動作する図8に示した同じモノポールの極放射パターンである。 9 is a polar radiation pattern of the same monopole shown in FIG. 8 which operates at a frequency of 35.4GHz. 後方半球の放射が30dB減じられており、このパターンにはグランドプレーン上のマルチパス電流に関わる死角がなく、滑らかな主ローブのみを呈している。 The rear hemisphere radiation has reduced 30 dB, there is no dead angle related to multi-path current on the ground plane in this pattern, and has only smooth the main lobe.
【図10】 通常の金属グランドプレーンにおける26.5GHzでの類似のモノポールの極放射パターンである。 10 is a polar radiation pattern similar monopole at 26.5GHz in ordinary metal ground plane.
【図11】 図10のモノポールの35.4GHzでの極放射パターンである。 11 is a polar radiation pattern at 35.4GHz monopole in FIG.
【図12】 この発明のグランドプレーンメッシュの通常の金属表面に関する反射波の位相を周波数の関数として示すグラフである。 12 is a graph showing as a function of the frequency the phase of the reflected wave related to the normal of the metal surface of the ground plane mesh of the present invention. 周波数につれて位相が変化し約35GHzでゼロを通過することが描かれている。 They are drawn to pass through zero at about 35GHz phase changes as the frequency.
【図13】 この発明のグランドプレーンメッシュ上での表面波伝送強度を周波数の関数として示すグラフである。 13 is a graph showing as a function of the frequency of the surface wave transmission intensity on a ground plane mesh of the present invention. 帯域ギャップが11GHzから17GHzの範囲をカバーして明瞭に見られる。 The band gap can be clearly seen to cover the range of 17GHz from 11GHz.
【図14】 この発明のグランドプレーンメッシュから反射された波の位相シフトを周波数の関数として示すグラフである。 14 is a graph showing as a function of frequency the phase shift of the reflected wave from the ground plane mesh of the present invention. 帯域ギャップ内では、波は同相で(位相が合って)反射されている。 Within the band gap, the waves (matching phase) in phase are reflected. 帯域ギャップ外では、通常の連続金属グランドプレーンシートの場合のように、波は逆相で(位相が外れて)反射されている。 The out-of-band gap, as in the case of normal continuous metal ground plane sheet, waves in opposite phase (the phase is deviated) are reflected.
【図15】 金属表面に対して平らに横たわる水平ワイヤアンテナの図式的な描写である。 It is a schematic depiction of a horizontal wire antenna lying flat against [15] the metal surface. このアンテナは、金属表面から反射される波からの破壊的な干渉のため十分に放射しない。 The antenna is not sufficiently radiated for destructive interference from the waves that are reflected from the metal surface. というのは、金属表面、つまりその中に形成される打消し像により実効的に短絡されるからである。 Since the metal surface, i.e. the cancellation image formed therein is because is effectively short-circuited.
【図16】 この発明のグランドプレーンメッシュを使用した水平ワイヤアンテナの図式的な断面描写である。 16 is a diagrammatic, cross-sectional depiction of a horizontal wire antenna with a ground plane mesh of the present invention. グランドプレーンメッシュの好ましい位相シフト特性のため、図16のアンテナは短絡されず、十分に放射する。 For the preferred phase shift characteristics of the ground plane mesh, antenna 16 will not be short-circuited, sufficiently radiated.
【図17】 図15の金属グランドプレーン上方の水平ワイヤアンテナについてS11の反射損失を示す周波数の関数としての伝送強度のグラフである。 17 is a graph of the transmission intensity as a function of frequency showing the reflection loss of S11 for horizontal wire antenna metal ground plane above the FIG. 反射損失は−3dB(50%)より大きく、アンテナが不十分に回転していることを示している。 Reflection loss is greater than -3dB (50%), indicating that the antenna is poorly rotate.
【図18】 図16に示したのと同じこの発明のグランドプレーンメッシュ上方のアンテナからのS11反射損失である。 18 is a S11 reflection loss from the ground plane mesh above the antenna of the same to the invention as shown in FIG. 16. 下側の帯域エッジより下では、アンテナは通常のグランドプレーンシート上のアンテナと似たように機能している。 Below lower band edge, the antenna is functioning as similar to conventional ground plane on the sheet. 帯域エッジより上では、反射損失は約−10dB(10%)であり、良好なアンテナ機能を示している。 Above the band edges, reflection loss is about -10 dB (10%), shows a good antenna function.
【図19】 図15の水平ワイヤアンテナについてのアンテナパターンの極放射グラフである。 19 is a polar radiation graph of the antenna pattern in the horizontal wire antenna of FIG.
【図20】 図16の水平アンテナの極放射パターンである。 It is a polar radiation pattern of horizontal antenna [20] FIG. 放射レベルは図19における金属グランドプレーン上よりも約8dB多く、ずっと良好なアンテナ機能を示している。 Radiation level of about 8dB higher than on the metal ground plane in FIG. 19 shows a much better antenna function.
【図21】 従来の連続金属グランドプレーン上方のパッチアンテナの図式的な断面描写である。 21 is a diagrammatic, cross-sectional depiction of a conventional continuous metal ground plane above the patch antenna.
【図22】 図21のと同じパッチアンテナであるが、この発明のグランドプレーンメッシュの中に組み込んだ場合の図式的な横断面図である。 FIG. 22 is the same as the patch antenna and 21 of it, is a schematic cross-sectional view of when incorporated into a ground plane mesh of the present invention.
【図23】 図21および22の両者パッチアンテナのS11測定であり、両者が類似の反射損失および類似の放射帯域幅を有することを示している。 [Figure 23] is a S11 measurement of both the patch antenna of FIG. 21 and 22, both are shown to have a radiation bandwidth of the reflection loss and similar analogs. 図21のアンテナは点線で示され、図22のアンテナは実線で示されている。 Antenna 21 is shown in dotted lines, antennas 22 is shown by a solid line.
【図24】 図21の従来のパッチアンテナの極放射パターンである。 It is a polar radiation pattern of a conventional patch antenna [24] Figure 21. このパターンは後方半球の有意な放射を示しており、前方半球の放射パターンが波打った特徴を呈している。 The pattern shows a significant radiation of the rear hemisphere, and has a feature that wavy radiation pattern of the front hemisphere. これらの効果の両方ともが従来の金属グランドプレーン上に表面電流により引き起こされている。 Both of these effects are caused by surface currents on a conventional metal ground plane. E平面グラフが実線により示され、H平面グラフが点線により示されている。 E planar graph is shown by a solid line, H planar graph is shown with a broken line.
【図25】 図22のパッチアンテナの極放射パターンである。 FIG. 25 is a polar radiation pattern of the patch antenna of FIG. 22. このアンテナは、図21のアンテナよりも少ない後方放射を有している。 This antenna has a small backward radiation than the antenna of FIG. 21. このパターンは、ずっと良好に対称的であり、前方半球に波打を有していない。 This pattern is a much better symmetry, does not have a ripple forward hemisphere. これらの改善は、グランドプレーンメッシュにより表面電流が抑えられたためである。 These improvements are due to the surface current is suppressed by the ground plane mesh.
【図26】 グランドプレーンメッシュを交互に実施した態様の横断面図であり、上面の金属パッチが二枚の重なり合った層を形成し、薄い誘電体スペーサによって隔てられている。 [Figure 26] is a cross-sectional view of the embodiment was conducted alternately ground plane mesh to form a layer upper surface of the metal patch are overlapped with two, they are separated by a thin dielectric spacer. これにより、隣接する要素間の容量を増加させて、周波数を低くしている。 Thus, by increasing the capacitance between the adjacent elements, it has low frequencies.
【図27】 図26に示された構造の平面図である。 27 is a plan view of the structure shown in FIG. 26. 金属パッチの最上層が下んにある第二の層と重なり合って示されている。 Uppermost metal patches are shown overlapped with the second layer in the I below.
【図28】 図26および図27に描写された構造体上での周波数に対する表面波伝送強度のグラフである。 28 is a graph of the surface wave transmission intensity with respect to frequency over the depicted structure in FIGS. 26 and 27. 帯域ギャップが2.2GHzから2.5GHzの周波数範囲をカバーしているのが見られる。 The band gap is to cover the frequency range of 2.5GHz from 2.2GHz can be seen.
【図29】 図26および図27に描写された構造体の反射位相のグラフである。 Figure 29 is a graph of the reflection phase of the depicted structures 26 and 27. 反射位相は、帯域ギャップ内の周波数でゼロを通って横切っている。 Reflection phase, crosses through zero at a frequency within the band gap.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
10…アンテナ要素、12…キャパシタ、14…インダクタ、24…グランドプレーンメッシュ、26…誘電体、30…背面シート、34…プレート、62…パッチ、70…誘電体、72…バイア 10 ... antenna elements 12 ... capacitor, 14 ... Inductor, 24 ... ground plane mesh, 26 ... dielectric 30 ... rear seat, 34 ... plate, 62 ... patch, 70 ... dielectric 72 ... via

Claims (58)

  1. 各要素が共振回路である周期性aで二次元メッシュ状に分布させて配置された複数の要素を備えてなり、 Each element is provided with a plurality of elements arranged by distributed two-dimensionally meshed with periodicity a a resonant circuit,
    前記要素の各々は互に相互接続されてアレイを形成し、各共振回路は一枚の定義された平面内に配置される表面を有し、前記複数の要素の各対応する複数の前記表面がグランドプレーンを画成し、前記要素の周期性aが自由空間波長λに比して極めて小さい(a<<λ)ことを特徴とするグランドプレーン内に電磁的に誘導される自由空間波長λを持つ周波数の表面電流を減少させる装置。 Each of said elements forming an array are mutually interconnected, each resonant circuit has a surface disposed within one of the defined plane, a plurality of said surface of each respective of said plurality of elements defining a ground plane, the periodicity a of the elements a free space wavelength lambda derived electromagnetically into free space much smaller than the wavelength λ (a << λ) ground in planes, characterized in that apparatus for reducing the surface current of the frequency with.
  2. 請求項1に記載の装置であって、 A device according to claim 1,
    前記複数の要素の各々が電気的にLC共振回路として機能することを特徴とする装置。 And wherein each of said plurality of elements serves as an electrically LC resonant circuit.
  3. 請求項2に記載の装置であって、 A device according to claim 2,
    前記複数の要素の各々が複数の隣接する要素を有し、前記隣接する要素の各々に容量的に結合されていることを特徴とする装置。 Device each of the plurality of elements has a plurality of adjacent elements, characterized in that it is capacitively coupled to each of the adjacent elements.
  4. 請求項3に記載の装置であって、 A device according to claim 3,
    前記複数の要素の各々が一緒に誘導的に共通結合されていることを特徴とする装置。 And wherein each of said plurality of elements are inductively commonly coupled together.
  5. 請求項1に記載の装置であって、 A device according to claim 1,
    前記複数の要素のアレイは、一つの表面を形成する対応する複数個の分離した導電パッチと、前記パッチの前記表面から所定の距離隔てられた一枚の共通の導電性の背面板とを有してなり、 Array of said plurality of elements, organic conductive patches plurality of separation corresponding to form one surface, and a common conductive backplate of a piece spaced a predetermined distance from said surface said patch and it will be,
    前記複数のパッチが一枚の共通表面を形成し、前記複数のパッチの各々が導電線により前記隔てられた共通の背面板に結合されていることを特徴とする装置。 Wherein the plurality of patches to form a single common surface, characterized in that each of said plurality of patches are coupled to a common back plate separated the by conductive wire unit.
  6. 請求項5に記載の装置であって、 A device according to claim 5,
    さらに、前記複数の要素により画成される前記表面と前記背面板との間に介在させた誘電体材料を備えてなる装置。 Furthermore, it includes a dielectric material interposed between said surface defined by said plurality of elements and the back plate device.
  7. 請求項6に記載の装置であって、 A device according to claim 6,
    前記誘電体材料は誘電体シートであり、 It said dielectric material is a dielectric sheet,
    前記複数のパッチは前記誘電体シートの第一の表面上に形成された導電性のパッチであり、 Wherein the plurality of patch is a first patch of the formed conductive on the surface of the dielectric sheet,
    前記背面板は前記誘電体シートの反対側の表面上に設けられた連続した導電性の表面であり、 The back plate is continuous conductive surface on the opposite side on the surface of the dielectric sheet,
    前記パッチを前記背面板に接続する前記導電線は前記誘電体シートを通って画成されるバイアの中に形成された金属化構造であることを特徴とする装置。 And wherein the said conductive line connecting said patch to said back plate is a metallized structure formed in the vias defined through the dielectric sheet.
  8. 請求項7に記載の装置であって、 The apparatus according to claim 7,
    前記パッチが前記誘電体シートの前記第一の表面上に画成された六角形の金属化構造であることを特徴とする装置。 And wherein said patch is a hexagonal metallization structure defined in said first surface of said dielectric sheet.
  9. 請求項1に記載の装置であって、 A device according to claim 1,
    前記複数の共振要素が前記装置内における表面電流の伝搬を所定の周波数帯域ギャップ内で事実上遮るようにパラメータ設定されていることを特徴とする装置。 Apparatus characterized by being the parameter set so that the plurality of resonant elements blocking virtually propagation of surface current within the device in a predetermined frequency band gap.
  10. 請求項1に記載の装置であって、 A device according to claim 1,
    前記複数の要素が前記装置からの電磁波放射を周波数帯域ギャップ内のある周波数において位相シフトなしで反射するようにパラメータ設定されていることを特徴とする装置。 Apparatus characterized by being the parameter set to reflect without phase shift at a certain frequency within the frequency band gap of the electromagnetic radiation from the plurality of elements the device.
  11. 請求項1に記載の装置であって、 A device according to claim 1,
    さらに、共振要素の前記表面の上方に設けられたアンテナを備えてなる装置。 Furthermore, it comprises an antenna provided above the surface of the resonating element device.
  12. 請求項11に記載の装置であって、 The apparatus according to claim 11,
    前記アンテナが前記アンテナのためのグランドプレーンとして作用する前記共振要素の前記表面に対して平行に設けられた放射素子で構成されていることを特徴とする装置。 And wherein said antenna is composed of a radiating element provided parallel to the surface of the resonance element acting as a ground plane for the antenna.
  13. 請求項12に記載の装置であって、 The apparatus of claim 12,
    前記アンテナがワイヤアンテナであることを特徴とする装置。 Device, wherein the antenna is a wire antenna.
  14. 請求項12に記載の装置であって、 The apparatus of claim 12,
    前記アンテナがパッチアンテナであることを特徴とする装置。 Device, wherein the antenna is a patch antenna.
  15. 請求項14に記載の装置であって、 The apparatus according to claim 14,
    前記パッチアンテナが前記共振要素の一つの代わりにその位置に置かれ、前記共振要素の前記表面内に設けられていることを特徴とする装置。 It said patch antenna is placed in its position in place of one of the resonant element, and wherein the provided in the inner surface of the resonant element.
  16. 導電性表面内の表面電流を減少させる方法であって、 Surface currents in the conductive surface to a method for reducing,
    帯域内で表面伝搬が実質的に減少される周波数帯域ギャップを呈するように、各共振要素が互いに結合され形状および材料によりパラメータ設定されている複数の共振要素を分布させて配置した二次元的アレイを前記導電性表面に用意する段階と、 As exhibits a frequency band gap surface propagation are substantially reduced in the band, two-dimensional array which is disposed a plurality of resonance elements are parameterized are distributed by each resonator element are coupled to each other shapes and materials a method of preparing the conductive surface,
    共振要素の前記表面の上方に設けられたソースから前記周波数帯域ギャップ内の周波数において電磁波エネルギを放射して、前記表面から反射された電磁波放射が前記周波数帯域ギャップ内の周波数において位相シフトを有しないようにする段階とを含んでなる方法。 Radiates electromagnetic energy at a frequency within the frequency band gap from the source provided above the surface of the resonating element, no phase shift electromagnetic radiation reflected from said surface at a frequency within the frequency band gap method comprising the steps of so.
  17. 請求項16に記載の方法であって、 The method according to claim 16,
    前記表面に用意する段階は、複数の周期的またはほぼ周期的な導電要素のアレイを用意し、前記アレイの各導電要素は複数の隣接する導電要素を有していてそれら複数の隣接する導電要素に容量的に結合されており、前記複数の導電要素の各々は互いに誘導的に共通結合されている段階であることを特徴とする方法。 Step of providing said surface, a plurality of periodic or prepared an array of substantially periodic conducting elements, each conductive element of the array conductive element adjacent the plurality have a plurality of adjacent conductive elements it is capacitively coupled to, wherein each of said plurality of conductive elements is a step which is inductively common coupled together.
  18. 請求項17に記載の方法であって、 The method according to claim 17,
    複数要素の前記共振アレイを用意する段階は、第一の表面上に周期的またはほぼ周期的なアレイを画成する複数の導電パッチを用意するとともに、前記第一の表面から所定の距離だけ隔てられた連続した導電性の第二の表面を用意し、前記第一の表面の前記導電パッチの各々は前記連続した導電性の第二の表面に誘導的に結合されている段階であることを特徴とする方法。 Step of providing the resonant array of elements is configured to provide a plurality of conductive patches to define a periodic or substantially periodic array on a first surface, spaced by a distance from the first surface of the predetermined providing a continuous conductive second surface that is, that each of said conductive patches of said first surface is the step of being inductively coupled to the continuous conductive second surface wherein.
  19. 請求項16に記載の方法であって、 The method according to claim 16,
    ソースから電磁波エネルギを放射する段階は、要素の前記アレイの前記表面と平行でかつそれに隣接して設けられたワイヤアンテナから電磁波エネルギを放射する段階を含んでなることを特徴とする方法。 The step of emitting an electromagnetic wave energy from the source, wherein the comprising the step of emitting said surface and parallel to and electromagnetic wave energy from the wire antenna provided adjacent to that of the array elements.
  20. 請求項16に記載の方法であって、 The method according to claim 16,
    ソースから電磁波エネルギを放射する段階は、共振要素の前記アレイの前記表面内に設けられたアンテナから電磁波エネルギを放射する段階を含んでなることを特徴とする方法。 The step of emitting an electromagnetic wave energy from the source, wherein the comprising the step of radiating electromagnetic waves energy from an antenna provided in the inner surface of the array of the resonant element.
  21. 請求項1に記載の装置であって、 A device according to claim 1,
    前記複数の要素は、少なくとも第一および第二のセットの要素を含んでなり、前記第一のセットの要素は前記グランドプレーンを含む第一の定義された平面内に設けられており、前記第二のセットの要素は第二の定義された平面内に設けられており、前記第二の定義された平面は前記第一の定義された平面から空間を隔ててその上方に設けられており、前記第一および第二のセットの要素により形成されるアレイはそれぞれが重なり合ったモザイクを形成し、前記第二のセットの各要素が前記第一のセットの要素の中の少なくとも一つの要素から離れて重なり合っていることを特徴とする装置。 Wherein the plurality of elements comprises elements of at least first and second sets, the elements of the first set is provided in the first defined plane containing the ground plane, the first elements of second set is provided in the second defined plane, the second defined plane is provided at an upper with a space from the first defined plane, array formed by the elements of the first and second set to form a mosaic which overlap each respective element of the second set is spaced from at least one of the elements in the elements of the first set apparatus characterized by overlapping Te.
  22. 請求項21に記載の装置であって、 An apparatus according to claim 21,
    前記第一および第二のセットの要素の各々がさらに一つ以上の対応するサブセットの要素を含んでなり、前記第一のセットの要素の各サブセットは互いに積み重ねられているとともに前記第二のセットの要素の各サブセットは互いに積み重ねられており、前記第一のセットの要素の前記サブセットは前記第二の要素の少なくとも一つのサブセットから離れかつ隣接しており、前記第一および第二のセットの要素の交互に重なり合ったアレイの二枚以上の層ができていることを特徴とする装置。 Said first and each of the second set of elements is further contain one or more of the corresponding subset element, the second set with each subset are stacked together elements of said first set each subset of the elements are stacked with each other, wherein the subset of the first set of elements has been away and adjacent at least one subset of said second element, said first and second set apparatus characterized by two or more layers of arrays overlapping alternating elements are made.
  23. 請求項21に記載の装置であって、 An apparatus according to claim 21,
    前記第一の要素セットが、前記対応する第一の定義された平面を形成する対応する複数の分離した第一の導電パッチと、前記第一の導電パッチの前記表面から所定の距離だけ隔てられた共通の導電背面板と、前記背面板と前記第一の導電パッチの間に設けた第一の誘電体材料とを備えてなり、 Said first set of elements comprises a first conductive patch in which a plurality of separation corresponding to form the first defined plane said corresponding, separated from the said surface of the first conductive patch by a predetermined distance common conductive and conductive rear plate made and a first dielectric material disposed between the said rear plate first conductive patch,
    前記複数の第一の導電パッチが共通表面を形成し、前記複数の第一の導電パッチの各々が前記隔たった背面板に導電線で結合されていることを特徴とする装置。 Apparatus wherein the plurality of first conductive patches form a common surface, characterized in that each of said plurality of first conductive patch is coupled with the conductive lines on the back plate spaced above.
  24. 請求項21に記載の装置であって、 An apparatus according to claim 21,
    前記第二の要素セットが、前記対応する第二の定義された平面を形成する対応する複数の離れた第二の導電パッチと、前記第一および第二の導電パッチの間に設けられた第二の誘電体材料とを備えてなることを特徴とする装置。 The said second element set is provided between the second definition and a second conductive patch plurality of spaced corresponding forming the plane is, the first and second conductive patches the corresponding apparatus characterized by comprising a second dielectric material.
  25. 導電背面板と、 A conductive back plate,
    第一の平面内に配置された第一のセットの導電パッチと、 A conductive patch of the first set disposed on the first plane,
    前記第一の平面と前記導電背面板との間で第二の平面内に配置された第二のセットの導電パッチとを備えてなり、 It and a second set of conductive patches arranged in a second plane between the first plane and the conductive back plate,
    第二のセットの各導電パッチの少なくとも一部分が前記導電背面板と前記第一のセットの少なくとも一つの導電パッチの少なくとも一部分との間に位置し、前記第一のセットの導電パッチおよび前記第二のセットの導電パッチが導体を介して前記導電背面板に接続されていることにより複数の分布共振要素を形成してなる装置。 At least a portion of each conductive patch of the second set is positioned between at least a portion of the at least one conductive patch of said first set and the conductive back plate, said first set of conductive patches and said second sets of conductive patches obtained by forming a plurality of distribution resonance element by being connected to the conductive back plate via a conductor device.
  26. 請求項25に記載の装置において、 The apparatus according to claim 25,
    前記第一および第二のセットの導電パッチは、その中央に付けられた単一の導体を介して前記導電背面板に接続されていることを特徴とする装置。 The conductive patch of the first and second set, and wherein the connected to the conductive back plate via a single conductor attached to the center.
  27. 請求項25に記載の装置において、 The apparatus according to claim 25,
    前記第一の平面と前記第二の平面との間の第一距離が前記第二の平面と前記導電背面板との間の第二距離より小さいことを特徴とする装置。 And wherein the smaller second distance between the first distance and said second plane the conductive backplate between said second plane and said first plane.
  28. 請求項27に記載の装置であって、 The apparatus according to claim 27,
    さらに、前記第一の平面と前記第二の平面との間に第一の誘電体材料を備えてなることを特徴とする装置。 Furthermore, apparatus characterized by comprising comprises a first dielectric material between said second plane and said first plane.
  29. 請求項28に記載の装置において、 The apparatus according to claim 28,
    前記第一の誘電体材料がプリント回路基板材料であることを特徴とする装置。 And wherein the said first dielectric material is a printed circuit board material.
  30. 請求項28に記載の装置であって、 The apparatus according to claim 28,
    さらに、前記第二の平面と前記導電背面板との間に第二の誘電体材料を備えてなることを特徴とする装置。 Furthermore, apparatus characterized by comprising comprises a second dielectric material between the conductive back plate and the second plane.
  31. 請求項30に記載の装置において、 The apparatus according to claim 30,
    前記第二の誘電体材料がプリント回路基板材料であることを特徴とする装置。 And wherein said second dielectric material is a printed circuit board material.
  32. 請求項25に記載の装置であって、 The apparatus according to claim 25,
    さらに、前記第一の平面上の前記第二の平面と反対側に配置された放射要素を備えてなることを特徴とする装置。 Furthermore, apparatus characterized by comprising comprises a radiating element arranged on the opposite side of the second plane on the first plane.
  33. 請求項32に記載の装置において、 The apparatus according to claim 32,
    前記放射要素が前記第一の平面に平行な第三の平面内に配置されていることを特徴とする装置。 And wherein said radiating element is disposed in the third plane parallel to said first plane.
  34. 金属背面板と、 And a metal back plate,
    第一の平面内に配置された一セットの金属パッチを備えてなり、この一セットの金属パッチは、前記金属背面板にパッチバイアを介して接続された任意数の接続パッチを含み、そのパッチバイアは、前記任意数の接続パッチの中央に付けられており、 Be provided with a metal patch placed a set in a first plane, a metal patch of this one set comprises a connection patch of any number that is connected via a Patchibaia to the metal back plate, the Patchibaia is , and attached to the center of the arbitrary number of connections patches,
    さらに、前記第一の平面と前記金属背面板との間で第二の平面内に配置された一セットの金属プレートを備えてなり、この各金属プレートの少なくとも一部分が前記金属背面板と少なくとも一つの金属パッチの少なくとも一部分との間に位置し、前記一セットの金属プレートが前記金属背面板にプレートバイアを介して接続された任意数の接続プレートを含み、そのプレートバイアは、前記接続プレートの中央に付けられているグランドプレーンメッシュ。 Further, the between the first plane and the metal back plate will comprise a second single set metal plate disposed in the plane of, at least a least a portion of each metal plate and the metal back plate one of positioned between at least a portion of the metal patches, the include any number of connection plates which are connected via a set of metal plates plate via the metal back plate, the plate vias of the connection plate ground plane mesh that is attached to the center.
  35. 請求項34に記載のグランドプレーンメッシュであって、 A ground plane mesh of claim 34,
    さらに、前記第一の平面と前記第二の平面との間に第一の誘電体材料を備えてなることを特徴とするグランドプレーンメッシュ。 Furthermore, the ground plane mesh characterized in that it comprises a first dielectric material between said second plane and said first plane.
  36. 請求項35に記載のグランドプレーンメッシュにおいて、 In ground plane mesh of claim 35,
    前記第一の誘電体材料がプリント回路基板材料であることを特徴とするグランドプレーンメッシュ。 Ground plane mesh in which said first dielectric material is a printed circuit board material.
  37. 請求項34に記載のグランドプレーンメッシュであって、 A ground plane mesh of claim 34,
    さらに、前記第二の平面と前記導電背面板との間に第二の誘電体材料を備えてなることを特徴とするグランドプレーンメッシュ。 Furthermore, the ground plane mesh characterized in that it comprises a second dielectric material between the conductive back plate and the second plane.
  38. 請求項37に記載のグランドプレーンメッシュにおいて、 In ground plane mesh of claim 37,
    前記第二の誘電体材料がプリント回路基板材料であることを特徴とするグランドプレーンメッシュ。 Ground plane mesh in which said second dielectric material is a printed circuit board material.
  39. アンテナ平面内に配置された放射要素と、 A radiating element disposed in the antenna plane,
    前記アンテナ平面に実質的に平行な少なくとも二つの平面内に位置する複数の導電パッチで形成された複数の分布共振要素を含む高インピーダンスグランドプレーンメッシュとを備えてなるアンテナ。 Antenna comprising a high impedance ground plane mesh comprising a plurality of distribution resonating element formed of a plurality of conductive patches positioned substantially within at least two planes parallel to the antenna plane.
  40. 請求項39に記載のアンテナにおいて、 The antenna of claim 39,
    前記高インピーダンスグランドプレーンメッシュが、 The high impedance ground plane mesh,
    導電背面板と、 A conductive back plate,
    第一の平面内に配置された第一のセットの導電パッチと、 A conductive patch of the first set disposed on the first plane,
    前記第一の平面と前記導電背面板との間で第二の平面内に配置された第二のセットの導電パッチとを含んでなり、 Comprises a conductive patch of the second set arranged in a second plane between the first plane and the conductive back plate,
    前記第二のセットの導電パッチの各々の少なくとも一部分が前記導電背面板と前記第一のセットの導電パッチの少なくとも一つの少なくとも一部分との間に配置されており、前記第一のセットの導電パッチおよび前記第二のセットの導電パッチが複数の分布共振要素を形成していることを特徴とするアンテナ。 Is disposed between at least one of at least a portion of the conductive patch of said second set of conductive each of at least a portion the first set and the conductive back plate of the patch, conductive patches of said first set and an antenna, wherein the conductive patch of said second set form a plurality of distribution resonating element.
  41. 請求項40に記載のアンテナにおいて、 The antenna of claim 40,
    前記第一および第二のセットの導電パッチは、導体を介して前記導電背面板に接続されていることを特徴とするアンテナ。 The conductive patch of the first and second set of antenna, characterized in that connected to the conductive back plate via a conductor.
  42. 連続したシート状をなす導電背面板と、 A conductive back plate which forms a continuous sheet,
    各々が導体を介して前記導電背面板に接続されていることにより複数の分布共振要素を形成し、前記導電背面板に実質的に平行な少なくとも二つの平面の各平面内にアレイを形成して配置され前記導電背面板の上を覆って設けられた複数の導電パッチとを備えてなり、 Each form a plurality of distribution resonance element by being connected to the conductive back plate via a conductor, and forming an array in the plane of the at least two planes substantially parallel to the conductive backplate It placed it and a plurality of conductive patch that is provided to cover the top of the conductive back plate,
    前記少なくとも二つの平面のうちの一つの平面内にある各導電パッチの部分が前記導電背面板と前記少なくとも二つの平面のうちの他方の平面内にある少なくとも一つの導電パッチの少なくとも一部分との間に位置するように、前記導電パッチが部分的に重なり合って配置されている装置。 Between at least a portion of the at least one conductive patch portion of each conductive patch is in the conductive back plate and the at least the other plane of the two planes in one of the plane of the at least two planes so as to be positioned, the conductive patches are arranged partially overlapping device.
  43. 請求項42に記載の装置において、 The apparatus according to claim 42,
    前記導電パッチは、その中央に付けられた導体を介して前記導電背面板に接続されていることを特徴とする装置。 The conductive patch, and wherein the via conductor attached to the center is connected to the conductive backplate.
  44. 請求項42に記載の装置であって、 The apparatus according to claim 42,
    さらに、前記二つの平面に実質的に平行なアンテナ平面内に配置された放射要素を備えてなることを特徴とする装置。 Furthermore, apparatus characterized by comprising comprises a radiating element arranged substantially parallel antenna plane to the two planes.
  45. 第一の平面内に配置された連続したシート状をなす導電背面板と、 A conductive back plate which forms a first continuous sheet disposed in a plane,
    第二の平面内にアレイを形成して配置され前記導電背面板の上を覆って設けられた所定の幾何学的形態を有する複数の導電パッチとを備えてなり、 It and a plurality of conductive patch having a second predetermined geometry provided to cover the top of the conductive back plate disposed to form an array in a plane,
    前記複数の導電パッチは、 前記導電背面板に接続されているとともに、装置を横切る表面波の強度の周波数応答に極超短波(UHF)域の低い周波数より高い周波数に帯域ギャップを形成する幾何学的形態および前記導電背面板に対する配置形態で設けられている装置。 Wherein the plurality of conductive patches, along with being connected to the conductive backplate, histological geometry forming a band gap in a frequency higher than the frequency lower ultrahigh frequency (UHF) band in the frequency response of the intensity of the surface wave traversing the apparatus device provided in an arrangement form on the morphology and the conductive backplate.
  46. 請求項45に記載の装置であって、 The apparatus according to claim 45,
    さらに、前記導電背面板と前記導電パッチとの間に誘電体材料を備えてなることを特徴とする装置。 Furthermore, apparatus characterized by comprising comprises a dielectric material between said conductive patch and the conductive backplate.
  47. 請求項46に記載の装置において、 The apparatus according to claim 46,
    前記誘電体材料がプリント回路基板材料であることを特徴とする装置。 And wherein said dielectric material is a printed circuit board material.
  48. 請求項45に記載の装置であって、 The apparatus according to claim 45,
    さらに、放射要素を備えてなり、 Furthermore, it includes a radiating element,
    前記導電パッチが前記放射要素と前記導電背面板との間に配置されていることを特徴とする装置。 Apparatus wherein the conductive patch is characterized in that it is disposed between the conductive rear plate and the radiating element.
  49. 請求項45に記載の装置において、 The apparatus according to claim 45,
    前記周波数が2.2GHzから2.5GHzの周波数範囲内にあることを特徴とする装置。 Apparatus wherein the frequency is equal to or within the frequency range of 2.5GHz from 2.2GHz.
  50. 請求項45に記載の装置において、 The apparatus according to claim 45,
    前記周波数が11GHzから17GHzの周波数範囲内にあることを特徴とする装置。 Apparatus wherein the frequency is equal to or within the frequency range of 17GHz from 11 GHz.
  51. 請求項45に記載の装置において、 The apparatus according to claim 45,
    前記パッチが複数の分布共振要素を形成していることを特徴とする装置。 And wherein said patch forms a plurality of distribution resonating element.
  52. 第一の平面内に配置された連続したシート状をなす導電背面板と、 A conductive back plate which forms a first continuous sheet disposed in a plane,
    第二の平面内にアレイを形成して配置され前記導電背面板の上を覆って設けられた所定の幾何学的形態を有する複数の導電パッチとを備えてなり、 It and a plurality of conductive patch having a second predetermined geometry provided to cover the top of the conductive back plate disposed to form an array in a plane,
    前記複数の導電パッチは、 前記導電背面板に接続されているとともに、前記複数の導電パッチで画成される表面内の表面電流を極超短波(UHF)域の低い周波数より高い周波数で抑制する幾何学的形態および前記導電背面板に対する配置形態で設けられている装置。 Wherein the plurality of conductive patches, wherein together is connected to the conductive backplate suppressing geometric by the plurality of ultra high frequency surface currents in the surface defined by the conductive patch (UHF) frequencies higher than the frequency lower band device provided in an arrangement form for morphological and the conductive backplate.
  53. 請求項52に記載の装置であって、 The apparatus according to claim 52,
    さらに、前記導電背面板と前記導電パッチとの間に誘電体材料を備えてなることを特徴とする装置。 Furthermore, apparatus characterized by comprising comprises a dielectric material between said conductive patch and the conductive backplate.
  54. 請求項53に記載の装置において、 The apparatus according to claim 53,
    前記誘電体材料がプリント回路基板材料であることを特徴とする装置。 And wherein said dielectric material is a printed circuit board material.
  55. 請求項52に記載の装置であって、 The apparatus according to claim 52,
    さらに、放射要素を備えてなり、 Furthermore, it includes a radiating element,
    前記導電パッチが前記放射要素と前記導電背面板との間に配置されていることを特徴とする装置。 Apparatus wherein the conductive patch is characterized in that it is disposed between the conductive rear plate and the radiating element.
  56. 請求項52に記載の装置において、 The apparatus according to claim 52,
    前記周波数が2.2GHzから2.5GHzの周波数範囲内にあることを特徴とする装置。 Apparatus wherein the frequency is equal to or within the frequency range of 2.5GHz from 2.2GHz.
  57. 請求項52に記載の装置において、 The apparatus according to claim 52,
    前記周波数が11GHzから17GHzの周波数範囲内にあることを特徴とする装置。 Apparatus wherein the frequency is equal to or within the frequency range of 17GHz from 11 GHz.
  58. 請求項52に記載の装置において、 The apparatus according to claim 52,
    前記パッチが複数の分布共振要素を形成していることを特徴とする装置。 And wherein said patch forms a plurality of distribution resonating element.
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